膠州灣熱浪的長期趨勢及生態(tài)系統(tǒng)響應研究方面獲新進展
近日,中國科學院海洋研究所膠州灣站科研人員在膠州灣熱浪的長期趨勢及對生態(tài)系統(tǒng)的影響研究方面取得重要進展。本研究基于歷史長期實測數(shù)據(jù),揭示了長時間尺度下膠州灣熱浪的歷史分布模式和發(fā)展趨勢,率先從生態(tài)系統(tǒng)層面探究了浮游生物對熱浪的響應趨勢,發(fā)現(xiàn)了熱浪對浮游生物影響的季節(jié)異質性,為揭示熱浪對近海浮游生態(tài)系統(tǒng)的影響機制提供實測數(shù)據(jù)支撐。相關研究成果在Marine Pollution Bulletin發(fā)表。
熱浪是指溫度至少連續(xù)五天超出氣候平均態(tài)90百分位閾值的極端高溫事件。它是一種廣泛存在的極端氣候事件,隨著全球變暖它的出現(xiàn)越來越普遍。世界氣象組織報告指出,氣溫和海溫都在不斷打破歷史記錄。熱浪已被證明對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)有多重不可逆轉的不利影響,海洋熱浪會影響海洋生態(tài)系統(tǒng),增加氣候變化對海洋生態(tài)系統(tǒng)的壓力。國際上的研究熱點主要集中在熱浪及其特征的時空演變機制和熱浪對海洋生物的影響,研究區(qū)域主要集中在開闊海域,且主要通過遙感數(shù)據(jù)和模型模擬的手段進行研究。歷史實測數(shù)據(jù)的不足也限制了熱浪對生態(tài)系統(tǒng)影響的研究。

膠州灣熱浪的長期趨勢及生態(tài)系統(tǒng)響應
本研究利用1954-2022年膠州灣的氣溫數(shù)據(jù),檢測到156次熱浪及其特征,對膠州灣熱浪的長期趨勢進行了分析。結果表明,每十年的增量為熱浪次數(shù)(HWN)增加0.62次,參與熱浪的總天數(shù)(HWF)增加6.65天,熱浪持續(xù)時間(HWD)增加0.66天。熱浪強度則呈現(xiàn)出周期逐漸縮短的規(guī)律波動,這與熱浪的頻率增加有直接關系。熱浪事件的發(fā)生也有明顯的季節(jié)變化,在夏季發(fā)生最頻繁。研究團隊重點基于2003-2022年膠州灣12個站位實測獲取的浮游生物數(shù)據(jù),比較了熱浪和非熱浪期間浮游生物豐度和代表性功能群的變化。結果表明,熱浪期間,浮游動物豐度顯著增高(p < 0.001)。這種顯著性主要歸因于熱浪期間橈足類(p < 0.001)和膠質類浮游動物(p < 0.01)的豐度較高。然而,浮游生物對熱浪的響應具有季節(jié)異質性。表層Chl-a濃度在秋季顯著升高,在夏季和冬季顯著降低。硅藻豐度夏季顯著增高,春、冬季顯著降低。甲藻豐度夏季顯著增高,秋、冬季顯著降低。
本研究以膠州灣的歷史實測數(shù)據(jù)為基礎,揭示了典型的海灣生態(tài)系統(tǒng)對熱浪的響應。此外,目前的研究現(xiàn)狀表明,熱浪的驅動機制、發(fā)生的區(qū)域和當?shù)氐沫h(huán)境因子都會造成生態(tài)系統(tǒng)對熱浪的響應不盡相同,其中涉及的機制較為復雜,仍需大量的基礎研究支撐。因此,本研究倡議開展更多基于不同區(qū)域的實測數(shù)據(jù)探究生態(tài)系統(tǒng)對熱浪的響應,以進一步完善對近海沿岸生態(tài)系統(tǒng)對熱浪響應機制的認識。
相關論文第一作者為中國科學院海洋研究所博士研究生王婧,通訊作者為研究員孫曉霞。該研究得到了國家自然科學基金、中國科學院國際科學伙伴計劃等項目聯(lián)合資助。
論文信息:
Wang,J.,Sun,X.,Zhao,Y.,Zheng,S.,Zhu,M.,2024. Long-term trends of heat waves and ecosystem responses in Jiaozhou Bay,the Yellow Sea. Marine Pollution Bulletin. 209,117304. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2024.117304
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